各向異性裂縫

5。2.5疊前各向異性（方位P波）裂縫檢測5.2.5。1疊前方位「波裂縫方法原理目前已經發(fā)展起來的裂縫性油氣藏勘探技術有：橫波勘探、P-S轉換波、多分量地震、多方位丫5「、縱波AVAZ等。其中最有效的方法當屬橫波分裂技術。但橫波采集和處理的費用極高，油田投資風險大，因此不能成為常用技術。多分量地震、多方位丫5「、P-S轉換波技術有不錯的效果，但要么勘探成本高，要么是非常規(guī)地震采集項目，在國內現階段難于廣泛應用。因此AVAZ發(fā)展成為商業(yè)化技術。FRS裂縫檢測方法是基于縱波的一種地震檢測方法，當地震P波在遇到裂縫地層產生反射時，由于P波與裂縫的方位角不同，產生的反射就不同，如圖7-1，利用三維地震資料寬方位角的特點，提取不同方位角的地震P波響應特征，就可以用于檢測裂縫發(fā)育的相對程度，該方法尤其對開啟的高角度裂縫效果明顯.圖7-1垂直裂縫儲層與三維地震方位數據采集示意圖AVAZ（或AVOZ）：即3D地震資料的振幅隨偏移距（入射角）和方位角變化關系。沈鳳教授等的研究表明，地震頻率的衰減和裂縫密度場的空間變化有關.沿裂縫走向方向隨offset衰減慢，而垂直裂縫走向方向隨offset衰減快，裂縫密度越大衰減越快.據Thomsen的研究，AVO梯度較小的方向是裂縫走向，梯度最大的方向是裂縫法線方向，并且差值本身與裂縫的密度成正比，因此裂縫的密度可以標定出來.Gray等的研究描述了AVAZ分析法并表明AVO隨方位角的變化關系（即AVO梯度）反映了巖石硬度的變化。各向異性裂縫Ramos等的研究表明，縱波垂直于裂縫帶傳播會有明顯的旅行時延遲和衰減，并有反射強度降低和頻率變低等現象。賀振華等通過巖石物理模型實驗結果表明，地震P波沿垂直于裂縫方向的傳播速度小于沿平行于裂縫方向的傳播速度。并且地震波的動力學特征如振幅、主頻、衰減等比運動學特征如速度對裂縫特征的變化更為敏感。這些研究為AVAZ的發(fā)展奠定了基礎。并且表明，利用疊前地震資料提取方位地震屬性如振幅、速度、主頻、衰減等檢測裂縫型儲層是完全可行的，比基于疊后地震資料的裂縫檢測技術有更大的優(yōu)越性。根據圖7—2所示的裂縫方位檢測示意圖，可以得出如下的裂縫檢測計算流程:長軸地震方位屬性值長軸地震方位屬性值圖7—2裂縫方位檢測方法圖示.在CMP道集中抽選方位道集并進行疊加。計算的方位角個數可選3~6個，要求基本均勻地分布在0°-180°范圍；.地震屬性可以采用經過標定的振幅數據，如相對波阻抗數據。對每一個方位疊加道集計算相對波阻抗.這一過程實質是量綱的標定；.對儲層的每個CDP點，使用上述各方位角的時窗統(tǒng)計屬性值進行橢圓擬合，計算出3個特征值：橢圓長軸長度、短軸長度、及其與X軸的夾角。然后獲得橢圓扁率（長軸/短軸）；4。根據所選地震屬性對裂縫方位的響應關系，以及在正演模擬中的結果，判定該夾角如何流程見其關鍵流程見其關鍵述如圖7-3

結構和

程指示裂縫方向。橢圓扁率通常指示裂縫密度分布；5。裂縫方位分析可以選擇其它屬性的數據?？p預測圖7-3，步驟分下。FRS模塊

工作流FRS裂縫檢測方法是基于縱波的一種地震檢測方法，當地震P波在遇到裂縫地層產生反射時，由于P波與裂縫的方位角不同，產生的反射就不同，利用三維地震資料寬方位角的特點,提取不同方位角的地震P波響應特征，就可以用于檢測裂縫發(fā)育的相對程度，該方法尤其對開啟的高角度裂縫效果明顯.地震衰減和裂縫密度場的空間變化有關。沿裂縫走向方向衰減慢,而垂直裂縫走向方向衰減快，裂縫密度越大衰減越快。裂縫不僅產生地震衰減，還產生地震波的干涉,瞬時頻率被用來研究地震波場干涉現象。瞬時頻率可用來分析裂縫儲層中相干波的時變頻譜屬性和刻劃地震波的衰減屬性。垂直裂縫走向方向衰減快，并出現強非均質性,含氣裂縫較含油裂縫表現出更強的

非均質，以口圖714.炮點到檢波點的方位武宜裂縫m非均質，以口圖714.炮點到檢波點的方位武宜裂縫m0CDInciJenveangk(offset)圖7-4不同方位角的地震P波響應特征示意圖在相同的孔隙度條件下，細小的裂縫比圓形的孔隙對速度的影響更大，在砂巖中小于0.01%裂縫孔隙度能導致縱波和橫波速度降低10%以上，如圖7-5(KusterandToksoz,1974)。圖7—5不同孔隙條件下裂縫發(fā)育程度與速度的影響 圖7—5不同孔隙條件下裂縫發(fā)育程度與速度的影響 W當$國E<d3M,vu得>用E10H因此，裂縫的方向、密度和所含流體變化會對縱波和橫波速度產生很大影響并產生較強的地震各向異性，裂縫對振幅隨方位角變化特征的影響力是隨偏移距的增加而增加，較大的偏移距可使由裂縫引起的振幅隨方位角的變化變得明顯，因此，方位振幅隨偏移距變化(AVO)屬性可用來檢測裂縫。含油氣的儲層裂縫密度越大，同一偏移距下振幅的方位角變化就越大.由此可見，裂縫引起的地震各項異性特征很明顯，利用疊前地震資料研究裂縫是切實可行的。5。2.5.2方位各向異性巖石物理正演模擬通過巖石物理正演模型的研究，可以幫助我們建立儲層巖石物性的理論模型以及理論上該模型所產生的地震各向異性響應特征。建立地震各向異性巖石物理模型的主要目的是建立起巖石彈性模量與裂縫參數（密度、所含流體、裂縫寬度/長度比）之間的關系.根據等效介質理論,我們將含裂縫巖石的等效柔度張量定義為巖石骨架的柔度張量和裂縫引起的附加柔度張量之和。如果裂縫的排列具有軸對稱性（即平行發(fā)育的裂縫），那么裂縫總體柔度張量可視作兩部分之和（HudsonandLi,1999；LiuandLi,2000）,即裂縫法向柔度張量和切向柔度張量。這兩個張量可與Hudson's裂縫模型建立理論關系（Hudson,1981；Hudsonetal.，1996，Shenetal。，2002）。得到了裂縫的總柔度張量就可以進行彈性系數的反演，由反演得到的彈性系數可以計算各種彈性模量,如巖石的體變模量，切變模量和拉梅系數等。我們首先要計算研究區(qū)域內的理論地震反射振幅。計算反射振幅的方法之一是依據精確的反射和透射系數公式（FryerandFrazer，1984），另外也可以根據基于弱各向異性和弱反射界面的假設下得到的近似公式（Lietal。，1996；Ruger，1996，1998）。水平層狀介質的成層構造易形成具有垂直對稱的側向各向同性介質（VTI），而垂直排列的裂縫組成的巖石可形成水平對稱軸的側向各向同性介質（HTI），對這種TI介質，它們需要5個獨立的彈性系數來描述它們的各向異性特征。當構造引起巖層傾斜后，這些介質將不再是VTI和HTI介質，而是任意各向異性介質，它們需要21個彈性系數來描述它們的各向異性。而巖層傾斜是常見的構造現象.因此，我們還開發(fā)了能計算任意各向異性介質的巖石物理模型，它能準確地給我們提供具有構造特征的各向異性介質的地震響應。在疊前正演模擬研究中，我們要建立裂縫儲層的地質模型和彈性介質模型。要建立裂縫巖石的巖石物理模型，我們需要知道巖石的縱橫波速度和密度.得到了井中的縱橫波速度和巖石密度資料后,我們要根據巖石物理模型計算井中的含有裂縫的儲層段的巖石的彈性張量和各向異性等效的Thomsen指數，從而了解裂縫對各向異性的巖石物理參數的影響。通過得到的井中的裂縫各向異性的參數,計算疊前地震反射在各個方位角的響應，并計算各向異性的地震反射振幅與裂縫定向的關系。這一計算給我們提供了裂縫在井旁地震道的地震響應，包括疊前人丫。特征和疊前各方位角的人丫。特征，以及在裂縫影響下的人丫。特征隨方位角的變化規(guī)律。通常，巖石中裂縫的密度,裂縫的寬度和所含流體的成份都是影響地震各向異性的因素。地震各向異性的幅度隨各向異性裂縫著裂縫密度的增加而增加，不同流體對地震各向異性的響應也有不同的影響。對于含氣和含水的裂縫儲層而言，由于水和氣的彈性體變模量相近，因此，裂縫密度的影響會明顯。疊前正演模擬可以幫助我們了解各向異性的地震響應特征與裂縫的密度、空間定向及所含流體的關系。這為我們利用地震資料的分析結果提取裂縫的信息提供了理論依據。通過對JM1井、LG61井資料(鉆井和測井)的分析，進行層位標定，并進行了疊前正演模擬分析。在疊前正演模擬研究中，我們必須首先建立儲層裂縫的地質模型和彈性介質模型，這樣就為我們建立巖石物理模型提供了所需的數據。為了研究劍閣地區(qū)魚而粒灘儲層裂縫地震響應，我們利用JM1井的資料，制作了4個不同裂縫密度的正演模擬記錄，其裂縫的體密度依次是0%,1%,2%,3%,利用不同裂縫密度的不同方位角角道集正演結果，分析不同裂縫密度情況下，不同方位角的地震記錄隨入射角的變化規(guī)律。圖7-6為不同裂縫密度的正演結果。(b)裂縫體密度2%(a)裂縫體密度3%(b)裂縫體密度2%(a)裂縫體密度3%(c)裂縫體密度1% (d)裂縫體密度0%圖7—6不同裂縫體密度下地震各向異性特征利用正演得到的角道集，對JM1井鮞粒灘儲層段，繪制不同方位角的AVO曲線，分析不同方位角的地震反射的差異，判斷裂縫對地震反射的影響。下圖是不同入射角的地震各向異性強度統(tǒng)計，從圖7-7中可以看出不同裂縫體密度地震各向異性強度有規(guī)律變化，當裂縫體密度小于1%的情況下，裂縫的地震各向異性強度較小，當裂縫體密度大于1%后，裂縫的地震各向異性強

各向異性裂縫度迅速增大.同時，從不同方位角的AVO曲線上看，裂縫的地震各向異性強度隨著入射角的增大

而迅速增大，零入射角沒有地震各向異性響應，說明裂縫對垂直入射的地震反射沒有影響，只有存在一定入射角的情況下，才有各向異性響應。0% 1% 2% 3%裂縫密度各向異性強度0% 1% 2% 3%裂縫密度各向異性強度OX1% 2%3K位異性強度.DOL015